高三物理第二十章光的波动性 第一节 第二节人教版知识精讲.docVIP

高三物理第二十章光的波动性 第一节 第二节人教版 【同步教育信息】 一. 本周教学内容： 第二十章 光的波动性 第一节 光的干涉 薄膜干涉 第二节 光的衍射 二. 知识要点： 1. 了解光波干涉的原理，掌握相邻两亮纹（或暗纹）间的距离与光波的波长、两缝的缝宽、双缝与屏的距离之间的关系。 2. 了解薄膜干涉的原理。会区分色散和薄膜干涉图像。知道干涉原理在实际问题中的一些应用。 3. 了解衍射现象。知道产生明显衍射现象的条件。会区分干涉和衍射图像。 三. 疑难辨析： 1. 干涉是两列频率相同的光在空间相遇时叠加，某些区域的光加强，某些区域的光减弱，并且加强和减弱的区域互相间隔，出现稳定的明暗相间的干涉条纹。 干涉条件：在理解光的干涉时，注意相干光源的条件是两列光频率相同，振动方向相同且相差恒定。这些条件在机械波中容易满足，但对光波不易满足。即使是“频率相同的单色光源”发出的两束光，也不能保持恒定的相差，必须把同一个光源发出的—束光设法分成两束，才能得到相干光源。 对干涉现象的分析，一般有两种方法：① 直接法：两列波的峰与峰、谷与谷相遇则为加强点，两列波的峰与谷、谷与峰相遇则为减弱点；② 光程差法：如果两列波传到某点的路程差（其中为整数，为波长），则该点为加强点，如果两列波传到某点的路程差，则该点为减弱点。 双缝干涉条纹宽度：设两缝之距离为，缝到屏之距离为，则相邻两亮（暗）条纹间距Δx＝。 2. 薄膜干涉原理：薄膜干涉是光照射到薄膜上时，被膜的前、后表面反射的两列光相叠加产生的一种干涉现象。 干涉现象的应用：薄膜干涉常用于检查平面的平整度和用于镜头的增透膜。增透膜的最小厚度是光在增透膜中的光波波长的，此时，从膜前、后表面反射的两列光波互相抵消，整个膜的表面是一个暗区，不产生明暗相间的条纹。 在光的薄膜干涉中，前、后表面反射光的路程差由膜的厚度决定，所以薄膜干涉中同—明条纹或同—暗条纹应出现在膜的厚度相同的地方。由于光波波长极短，因此做薄膜干涉所用介质膜应足够薄，才能观察到干涉条纹。 3. 光的衍射是光离开直线路径而绕到障碍物（或孔）阴影里的现象。 衍射条件：能够发生明显的光衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸比光的波长小，或者与光波长相差不多。 著名的泊松亮斑就是典型的光的衍射现象。 4. 光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，但存在明显的区别：双缝干涉条纹是等间距等亮度的，而单缝衍射条纹除中央明条纹最宽最亮外，两侧条纹亮度显著减小．对着日光从两铅笔的窄缝中看到的彩色条纹是光的衍射现象。 【典型例题】 [例l] 试分析白光通过双缝在屏上的干涉图样。 解：由图可知各种色光到屏中间O的光程差均为零，所以各种色光在O点全部是加强点，这些加强的各种色光合成后为白色明亮光带。由O向P移动，光程差由零逐渐增大，因可见光中紫光波长最短，单看暗纹情况，最先出现的是紫光暗纹。再依次出现靛、蓝、绿、黄、橙、红暗纹，同时单看亮纹时最先出现的亮纹也是紫色亮纹，再依次出现靛、蓝、绿、黄、橙、红亮纹。综合上述分析：白光通过双缝在屏上的干涉图样是中央为白亮纹，两边是对称的明暗相间的彩色条纹，并且同种色光的亮纹间距相等。 [例2] 用单色光做双缝干涉实验时，已知屏上一点P到双缝的路程差，当单色光波长时，P点将形成亮纹还是暗纹，若单色光波长呢？此时在中央亮纹和P点之间有几条暗纹？ 答案：亮纹；暗纹，两条 [例3] 如下图所示是用干涉法检查某块厚玻璃的上表面是否平整的装置，所用的单色光是用普通光源加滤光片产生的。检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的（ ） A. a的上表面和b的下表面 B. a的上表面和b的上表面 C. a的下表面和b的上表面 D. a的下表面和b的下表面 答案：C [例4] 下列关于单缝衍射的图像的说法中，正确的是（ ） A. 它与双缝干涉产生的图像相同，各亮纹等宽、等亮、等间距 B. 各明条纹亮度相同，而宽度不同 C. 各明条纹亮度不同，宽度不同 D. 中央明条纹的亮度和宽度都最大 答案：C、D [例5] 在用单色光照射单缝观察衍射的实验中，下列哪些说法是正确的（ ） A. 缝越窄，衍射现象越显著 B. 缝越宽，衍射现象越显著 C. 照射光的波长越长，衍射现象越显著 D. 照射光的频率越高，衍射现象越显著 答案：A、C 【模拟试题】 1. 用单色光做双缝干涉实验时（ ） A. 屏上到双缝的路（光）程差等于波长整数倍处出现明条纹 B. 屏上到双缝的路（光）程差等于半波长整数倍处，可能是明条纹，也可能是暗条纹 C. 屏上的明条纹一定是两列光波